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DE19947277A1 - Positionsmeßsystem mit integriertem Beschleunigungssensor - Google Patents

Positionsmeßsystem mit integriertem Beschleunigungssensor

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Publication number
DE19947277A1
DE19947277A1 DE19947277A DE19947277A DE19947277A1 DE 19947277 A1 DE19947277 A1 DE 19947277A1 DE 19947277 A DE19947277 A DE 19947277A DE 19947277 A DE19947277 A DE 19947277A DE 19947277 A1 DE19947277 A1 DE 19947277A1
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DE
Germany
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measuring system
division
position measuring
acceleration sensor
acceleration
Prior art date
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Withdrawn
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DE19947277A
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English (en)
Inventor
Michael Schwabe
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Publication date
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Priority to DE50015183T priority patent/DE50015183D1/de
Priority to AT00962286T priority patent/ATE397219T1/de
Priority to PCT/EP2000/007474 priority patent/WO2001023897A1/de
Priority to EP00962286A priority patent/EP1222471B1/de
Priority to US10/089,624 priority patent/US6736009B1/en
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Abstract

Erfindungsgemäß werden die Messstruktur für den Beschleunigungssensor und die Teilung des Positionsmesssystems in nur einer mechanischen Einheit realisiert. Dafür wird die Teilung derart ausgestaltet, dass diese keinen Einfluss auf die für die zu detektierenden Wirbelströme relevanten elektrischen Eigenschaften der Messstruktur hat. Bei einer inkrementalen optischen Teilung wird die Teilungsperiode derart klein gewählt, dass in der Teilung aufgrund der kleinen Abmessungen keine Wirbelströme entstehen können. Der Träger, auf dem diese Teilung angeordnet wird, wird gleichzeitig als Messstruktur benutzt. Bei Verwendung einer optischen absoluten Teilung weisen die optisch unterschiedlichen Bereiche der Teilung auch unterschiedliche elektrische Eigenschaften auf. Weiterhin sind mehrere Beschleunigungssensoren vorgesehen, die Wirbelströme in den elektrisch leitenden Bereichen der Teilung detektieren. Dafür ist eine Umschaltung vorgesehen, durch die sichergestellt wird, dass immer das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors ausgewertet wird, der sich über einem leitenden Bereich der Teilung befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem mit integriertem Beschleunigungssensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 37 30 841 A1 ist ein Wirbelstrom-Detektor bekannt, der als Tachometer oder Beschleunigungsmesser benutzt werden kann. Dieser enthält einen nicht magnetischen, elektrisch leitfähigen Körper, dessen Geschwindigkeit oder Geschwindigkeitsänderung gemessen werden soll. Ein konstantes Magnetfeld wird im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung erzeugt und führt zu Wirbelströmen im bewegten Körper, die ihrerseits ein Wirbelstrom-Magnetfeld verursachen. Bei einer Realisierung als Tachometer wird die Flussdichte des Wirbelstromfeldes mit einem Halleffekt-Sensor gemessen, dessen Ausgangssignal die Geschwindigkeit darstellt. Bei einer Realisierung als Beschleunigungsmesser wir die zeitliche Änderung der Flussdichte des Wirbelstromfeldes mit einer Spule gemessen, deren Ausgangssignal proportional zur Beschleunigung ist. Um den Wirbelstromfluss zu konzentrieren und Störeffekte herabzusetzen wird für die Spule oder den Halleffekt-Sensor ein getrennter Magnetkreis verwendet.
Dabei ist nachteilig, dass lediglich Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen werden kann, nicht aber auch die Position des bewegten Körpers. Für eine Positionsbestimmung ist ein separater Detektor erforderlich. Aufgrund von Störeffekten kann es dann dazu kommen, dass die zeitliche Ableitung der Positionsänderung deutlich von der gemessenen Beschleunigung abweicht. Bei Verwendung der gemessenen Position sowie der berechneten Geschwindigkeit und Beschleunigung in einem Regelkreis können diese Abweichungen zu Schwierigkeiten führen.
Aus der EP 661 543 B1 ist bereits ein rotatorisches Positionsmesssystem bekannt, bei dem auch die Drehbeschleunigung gemessen wird. Hierfür werden zwei Signalgeber drehstarr miteinander verbunden und jedem Signalgeber eine Signalerfassungseinheit zugeordnet. Ein erster der beiden Signalgeber wird durch eine optische oder induktive Teilung realisiert, die durch eine Signalerfassungseinheit mit einem optischen oder induktiven Abtastkopf abgetastet wird. Ein zweiter Signalgeber besteht aus einer elektrisch leitenden Scheibe, die von einem magnetischen Fluss senkrecht durchströmt wird. Dieser magnetische Fluss kann durch entsprechende Magnete erzeugt werden. Wird die Scheibe relativ zum Magnet bewegt, entstehen Wirbelströme, die wiederum ein magnetisches Feld erzeugen. Die Änderung dieses magnetischen Feldes wird durch eine Signalerfassungseinheit qualitativ erfasst, so dass die in der Signalerfassungseinheit ermittelte Messgrösse ein Mass für die Beschleunigung darstellt. Die beiden Signalgeber werden entweder jeweils in Form einer separaten Scheibe an einer gemeinsamen drehstarren Welle angeordnet oder es wird der erste Signalgeber zur Positionsmessung unmittelbar am Rand des zweiten Signalgebers zur Beschleunigungsmessung angeordnet, wodurch der Scheibendurchmesser insgesamt vergrössert wird.
Dabei ist von Nachteil, dass die Anordnung aus erstem und zweitem Signalgeber relativ viel Platz benötigt. Eine kompakte Anordnung - beispielsweise zur Integration in einen Motor - ist daher nicht möglich.
Weiterhin entstehen bei hohen Drehzahlen Temperaturprobleme, da der magnetische Fluss so bemessen werden muss, dass auch bei geringen Beschleunigungen und niedrigen Drehzahlen eine genaue Ermittlung der Beschleunigung möglich ist, was erst ab einem bestimmten Mindestwert des magnetischen Flusses gewährleistet ist. Dies bereitet aber Probleme bei hohen Drehzahlen, da die dann im zweiten Signalgeber verursachten grossen Wirbelströme zu einer sehr grossen Erwärmung des Signalgebers führen. Da dieser stark erwärmte Signalgeber meist aus Metall besteht, führt die Erwärmung zu einer nicht unerheblichen Ausdehnung, die zu einer Deformation des ersten Signalgebers führen kann, wenn dieser unmittelbar am äusseren Rand des zweiten Signalgebers befestigt ist. Eine derartige Deformation beeinflusst die Funktion und die Messgenauigkeit negativ. Besteht der erste Signalgeber aus einer optischen Teilung, die auf Glas aufgebracht wurde, kann diese auch zerstört werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Positionsmesssystem mit integriertem Beschleunigungssensor derart auszugestalten, dass ein möglichst kompakter Aufbau ermöglicht wird. Weiterhin soll eine Erwärmung des Positionsmesssystems nicht zu dessen Zerstörung führen.
Diese Aufgabe wird durch ein Positionsmesssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Positionsmesssystems sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemässe Positionsmesssystem mit integriertem Beschleunigungssensor weist den Vorteil auf, dass die für das Positionsmesssystem erforderliche Teilung unmittelbar auf der Messstruktur für den Beschleunigungssensor vorgesehen ist. Dadurch hat die Teilung praktisch keinen Platzbedarf. Vorteilhaft werden durch die Teilung die elektrischen Eigenschaften der Messstruktur des Beschleunigungssensors nicht beeinflusst. Die Teilung für das Positionsmesssystem kann aber auch in einer separaten Schicht realisiert werden, die mit der Messstruktur für den Beschleunigungssensor verbunden wird. Diese beiden Schichten können dabei auch aus identischem Material bestehen. Es sind dabei für die beiden Messverfahren je eine Schicht vorgesehen, die erfindungsgemäss unmittelbar übereinander angeordnet sind. Dadurch ist eine erheblich kompaktere Ausführung des gesamten Messsystems möglich. Weiterhin ist bei einem erfindungsgemässen Aufbau der Messstruktur eine thermische Erwärmung unproblematisch, da auch bei zwei übereinander angeordneten Schichten der Messstruktur ausreichende Möglichkeiten für eine Ausdehnung der beiden Schichten der Messstruktur senkrecht zu deren Bewegungsrichtung vorhanden sind, ohne dass dadurch Schäden verursacht werden. Ausserdem ist, insbesondere wenn beide Schichten unmittelbar ineinander übergehen, eine homogenere Erwärmung der beiden Schichten möglich. Dadurch werden Wärmespannungen verhindert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemässen zweischichtigen rotatorischen Messsystems,
Fig. 2a eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemässen einschichtigen rotatorischen Messsystems,
Fig. 2b die Teilung aus Fig. 2a in einer perspektivischen Ansicht und
Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemässen einschichtigen linearen Messsystems.
Im folgenden wird ein Beispiel für eine Anwendung der Erfindung bei einem Positions- und Beschleunigungsmesssystem für rotatorische Bewegungen angegeben. Liegt eine lineare Bewegung vor, kann die Erfindung nahezu identisch angewendet werden.
In Fig. 1 ist eine optische inkrementale Teilung in Schicht S1 für eine Positionsmessung und eine Schicht S2 für eine Beschleunigungsmessung dargestellt. Somit besteht die erfindungsgemässe Messstruktur insgesamt aus zwei Schichten S1 und S2. Die in Schicht S1 realisierte Teilung T ist aus dem Stand der Technik seit langem bekannt und kann aus beliebigem Material gefertigt sein. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass die Teilung der Schicht S1 aus dem gleichen Material gefertigt ist wie Schicht S2. Dann sind die beiden Schichten S1 und S2 unmittelbar miteinander verbunden und die Unterscheidung zwischen Schicht S1 und S2 erfolgt nur aufgrund ihrer Funktion. Dies gewährleistet eine besonderes homogene Erwärmung beider Schichten. Bestehen Schicht S1 und S2 nicht aus dem gleichen Material, werden sie entweder fest miteinander verbunden oder derart, dass sie sich zwar nicht in Bewegungsrichtung aber senkrecht zur Bewegungsrichtung, also im vorliegenden Fall radial nach aussen und innen, gegeneinander verschieben können.
Da Schicht S2 für eine Beschleunigungsmessung nach dem Wirbelstromprinzip benutzt wird, besteht Schicht S2 aus leitendem Material, bevorzugt Metall. Werden beide Schichten S1 und S2 aus leitendem Material gefertigt, besteht die Möglichkeit, dass auch in Schicht S1 Wirbelströme induziert werden könnten. Dies kann unerwünscht sein, da die in Schicht S1 induzierten Wirbelströme durch die Teilung T unerwünscht beeinflusst würden. Um Wirbelströme in der Schicht S1 zu verhindern, wird für die Teilung der Schicht S1 eine so kurze Teilungsperiode gewählt, dass aufgrund der physikalischen Notwendigkeiten für Wirbelströme diese in Schicht 1 nicht fliessen können. Dabei wird ausgenutzt, dass Wirbelströme eine gewisse räumliche Erstreckung aufweisen, die in einer Teilung mit entsprechend feiner Teilungsperiode nicht gegeben ist. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass im Bereich der Schicht S1, obwohl diese aus leitendem Material besteht, Wirbelströme induziert werden und das Messergebnis der Beschleunigungsmessung verfälschen können.
Soll die Teilungsperiode in Schicht S1 nicht so fein gewählt werden, dass Wirbelströme gar nicht erst entstehen können, besteht die Möglichkeit die aktive Sensorfläche des Beschleunigungssensors BS, mit der das durch die Wirbelströme erzeugte Magnetfeld detektiert wird, so gross zu wählen, dass durch den Beschleunigungssensor BS das durch die Wirbelströme verursachte magnetische Feld über viele Teilungsperioden gemittelt wird. Dadurch werden durch die Teilung T nur noch geringe Schwankungen im detektierten Beschleunigungssignal U verursacht.
Falls erforderlich oder gewünscht können diese hochfrequenten Schwankungen im detektierten Beschleunigungssignal U, die durch das Hereinwandern und Hinauswandern von Teilungsperioden unter die aktive Sensorfläche verursacht werden, durch ein Tiefpassfilter zusätzlich gedämpft werden.
In einer Alternative dazu besteht auch die Möglichkeit, dass im detektierten Beschleunigungssignal U der hochfrequente Signalanteil mittels eines Hochpasses vom niederfrequenten Signalanteil getrennt und zur Positionsermittlung ausgewertet wird. Durch das Ausgangssignal des Hochpassfilters wird dann ein Zähler angesteuert, der Positionsänderungen in Vielfachen der Teilungsperiode zählt. Eine spezielle Abtastung der Teilung und Auswertung für das Positionsmesssystem - wie sie in allen sonstigen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen erforderlich ist - kann dann entfallen. Durch Auswertung des Ausgangssignals U des Beschleunigungssensors BS wird dann sowohl Position als auch Beschleunigung ermittelt.
Alternativ kann Schicht S1, welche die Teilung T für die Positionsmessung beinhaltet, auch aus einem nicht leitenden Material gefertigt werden und mit der Schicht S2 für die Beschleunigungsmessung verbunden sein. Die Verbindung zwischen Schicht S1 und S2 erfolgt vorteilhaft derart, dass eine Verschiebung zwischen den beiden Schichten S1 und S2 nur senkrecht zur Bewegungsrichtung der Messstruktur möglich ist. Dadurch können auch Schichten S1 und S2 aus Material mit geringfügig unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten benutzt werden. Eine - beispielsweise temperaturbedingte - unterschiedliche Ausdehnung der beiden Schichten S1 und S2 führt dann nicht zu einer Deformation oder Zerstörung zumindest von Teilen des Messsystems.
Der Beschleunigungssensor BS wird durch eine Spule realisiert, die derart im Messsystem angeordnet ist, dass das Magnetfeld, das durch die Wirbelströme verursacht wird, erfasst wird. Dafür kann die Spule sowohl über der optischen Teilung T als auch seitlich zur Schicht S2, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet werden. Eine Änderung der Wirbelströme aufgrund einer beschleunigten Bewegung der Messstruktur (Schicht S2) bewirkt in bekannter Weise eine Änderung deren Magnetfeldes. Dies führt dazu, dass in der Spule des Beschleunigungssensors BS eine Spannung U induziert wird, deren Amplitude im wesentlichen proportional zur Beschleunigung ist. Um die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors BS zu erhöhen, kann die Spule in eine Jochanordnung integriert sein, die einen verringerten magnetischen Widerstand aufweist. Die Spule selbst kann aus Draht gewickelt oder in Dünnschichttechnik gefertigt werden. Um über möglichst viele Teilungsperioden der Teilung T zu integrieren, kann die Spule derart ausgestaltet sein, dass die aktive Fläche der Spule, durch die der durch den Wirbelstrom verursachte Fluss hindurchtritt, möglichst gross ist, maximal also einen 360° Vollkreis beschreibt. Alternativ ist auch eine Parallel- oder Reihenschaltung mehrerer kleinerer Spulen denkbar, um die aktive Sensorfläche des Beschleunigungssensors BS zu vergrössern.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2a und Fig. 2b wird beschrieben, wie leitende Bereiche L einer absoluten Teilung gleichzeitig als Messstruktur zur Beschleunigungsmessung benutzt werden können. Fig. 2a zeigt die Draufsicht auf eine bekannte absolute Teilung, die sowohl zur Positionsermittlung als auch erfindungsgemäss durch drei Beschleunigungssensoren BS abgetastet wird. Fig. 2b zeigt eine perspektivische Ansicht der gleichen Teilung wie in Fig. 2a. Elektrisch leitende Bereiche L sind auf einem rotierenden, nicht leitenden Träger verteilt angeordnet, so dass die leitenden Bereiche L eine absolut codierte Teilung bilden. Die Beschleunigungssensoren BS sind gemäss Fig. 2a derart angeordnet, dass immer zumindest ein Beschleunigungssensor BS sich über einem leitenden Bereich L befindet. Aufgrund eines konstanten magnetischen Flusses Φ senkrecht zur Oberfläche der Teilung, der durch eine hier nicht dargestellte Vorrichtung erzeugt wird, werden bei einer beschleunigten Bewegung der Teilung sich ändernde Wirbelströme in den leitenden Bereichen L verursacht. Die Vorrichtung zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Flusses ist im einfachsten Fall ein Permanentmagnet. Die sich bei einer beschleunigten Bewegung ändernden Wirbelströme verursachen ihrerseits einen magnetischen Fluss, der durch die Beschleunigungssensoren BS detektiert wird.
Dabei sind die Beschleunigungssensoren BS derart anzuordnen bzw. es sind so viele Beschleunigungssensoren BS vorzusehen, dass sich während der Drehung immer mindestens ein Beschleunigungssensor BS über einem leitenden Bereich L befindet. Weiterhin sollen Wirbelströme nicht am Rand der leitenden Bereiche L ermittelt werden, da dort Beeinflussungen der Wirbelströme aufgrund der Grenze des leitenden Bereichs L auftreten, so dass es erforderlich ist mindestens drei Beschleunigungssensoren BS anzuordnen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass durch mindestens einen Beschleunigungssensor BS eine Änderung des Wirbelstromfeldes aufgrund einer Beschleunigung detektiert werden kann.
Entsprechend der Form der leitenden Bereiche, über denen die Beschleunigungssensoren BS angeordnet sind, der Anordnung der Beschleunigungssensoren BS, der ermittelten Position und der Drehrichtung wird durch eine Umschalteinrichtung UM jeweils das Ausgangssignal desjenigen Beschleunigungssensors BS zur Auswertung weitergeleitet, der sich gerade über einem leitenden Bereich L befindet. Die Umschalteinrichtung UM kann dabei durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Multiplexer realisiert werden, für den in einer Steuereinheit ST aus der Form der leitenden Bereiche L, über denen die Beschleunigungssensoren BS angeordnet sind, der Anordnung der Beschleunigungssensoren BS, der ermittelten Position und der Drehrichtung die Steuersignale zur Umschaltung ermittelt werden. Für die in Fig. 2a dargestellte Konfiguration aus Beschleunigungssensoren BS und leitenden Bereichen L einer absoluten Teilung erfolgt die Umschaltung von einem Beschleunigungssensor BS zum nächsten in der Reihenfolge ihrer Anordnung im oder gegen den Uhrzeigersinn nach einer 120° Drehung der Teilung.
In einer weiteren Ausgestaltung können die leitenden Bereiche L der absoluten Teilung T auf beiden Seiten des Teilungsträgers vorgesehen sein. Dann werden auch Ober- und Unterseite durch Beschleunigungssensoren BS abgetastet. Dies weist den Vorteil auf, dass durch eine entsprechende Verschaltung der Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren BS ein schwankender Abstand zwischen Beschleunigungssensoren BS und leitenden Bereichen L kompensiert werden kann. Wenn sich der Abstand zwischen Beschleunigungssensoren BS und leitenden Bereichen L auf der Oberseite vergrössert, verkleinert sich dieser Abstand auf der Unterseite und umgekehrt. Dies wird zur Kompensation der dadurch verursachten Amplitudenschwankungen in den Ausgangssignalen der Beschleunigungssensoren BS genutzt.
Die bisherigen Ausführungsbeispiele beziehen sich alle auf rotatorische Positionsmesssysteme, die zusätzlich mindestens einen Beschleunigungssensor BS aufweisen. Die in den Ausführungsbeispielen angegebene Lehre zum technischen Handeln kann jedoch identisch auch bei linearen Messsystemen angewandt werden, ebenso wie die Lehre zum technischen Handeln bei dem nun folgenden Ausführungsbeispiel für ein lineares Messsystem identisch bei rotatorischen Messsystemen angewandt werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 wird eine Teilungsstruktur T eines linearen Messsystems in eine Messstruktur L für den Beschleunigungssensor unmittelbar integriert. Dies erfolgt dadurch, dass die Messstruktur L elektrisch homogen und optisch inhomogen ausgestaltet wird.
Hierfür ist als Messstruktur L für den Beschleunigungssensor ein bandförmiger elektrischer Leiter L vorgesehen, dessen zumindest einem Abtastkopf zugewandte Oberfläche Licht nur geringfügig reflektiert. Es wird anschliessend die Oberfläche des bandförmigen Leiters L derart bearbeitet, dass entsprechend der gewünschten Teilungsperiode des Messsystems Licht in bearbeiteten Bereichen gut reflektiert wird. Selbstverständlich ist auch der umgekehrte Fall möglich, dass Licht vom bandförmigen elektrischen Leiter L gut reflektiert wird und nach einer Bearbeitung in den bearbeiteten Bereichen nur noch schlecht reflektiert wird.
Dadurch, dass sich bearbeitete und nicht bearbeitete Bereiche mit der Teilungsperiode abwechseln, kann eine inkrementale oder absolute Teilung T realisiert werden, die für eine auf einem optischen Abtastprinzip beruhende Positionsmessung benutzt werden kann. Da nur die optischen Eigenschaften der Oberfläche des bandförmigen Leiters L verändert wurden, wird dessen Leitfähigkeit durch die Teilung T nicht verändert und dadurch werden auch die Wirbelströme durch die Teilung T für die Positionsmessung nicht beeinflusst.
Die Bearbeitung von Bereichen, um diese mehr oder weniger reflektierend auszugestalten, kann auf mehrere unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise kann eine dünne, nicht leitende Markierung aufgebracht werden oder eine bereits vorhandene dünne, nicht leitende Markierung entfernt werden. Dabei sollen die dünne, nicht leitende Markierung und der elektrische Leiter L andere optische Eigenschaften aufweisen, wodurch eine Teilung T für eine optische Abtastung realisiert wird.
Weitere Möglichkeiten den elektrischen Leiter L mit einer optischen, magnetischen oder kapazitiven Teilung T zu versehen ohne den elektrischen Widerstand zu ändern bestehen darin, dass das Gefüge des Materials entsprechend der Teilungsperiode verändert wird. Weiterhin kann der elektrische Leiter L dotiert werden, um eine Teilung T ohne Änderung der elektrischen Eigenschaften zu realisieren.
Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit an den Stellen, an denen Markierungen für die Positionsmessung vorgesehen sind, Material aus der Messstruktur L zu entfernen. Die kann beispielsweise in einem Ätzprozess erfolgen. Dadurch wird die Leitfähigkeit an diesen Stellen verringert, was unerwünscht sein kann. Um dies wieder auszugleichen, wird an diesen Stellen leitendes Material mit im Vergleich zum Material der Messstruktur L unterschiedlichen optischen Eigenschaften abgeschieden. Dabei wird die Menge abgeschiedenes Material abhängig von der Leitfähigkeit dieses Materials gewählt, so dass die Messstruktur L für die Beschleunigungsmessung wieder an jeder Stelle die gleiche elektrische Leitfähigkeit aufweist.

Claims (16)

1. Positionsmesssystem mit integriertem Beschleunigungssensor, welcher eine elektrisch leitende Messstruktur (S2, L) aufweist, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes (Φ) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Messstruktur (S2, L) und bei dem mindestens ein Beschleunigungssensor (BS) derart angeordnet ist, dass eine Änderung eines magnetischen Flusses detektiert wird, der durch Wirbelströme verursacht wird, die aufgrund einer Bewegung der Messstruktur im magnetischen Feld (Φ) entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstruktur (S2, L) eine Teilung (T) für eine Positionsmessung beinhaltet.
2. Positionsmesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstruktur (S2, L) zumindest aus einem Bereich (L) leitenden Materials besteht.
3. Positionsmesssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstruktur (S2) scheibenförmig, zylinderförmig oder bandartig ausgestaltet ist.
4. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes (Φ) ein Permanentmagnet oder eine Spule benutzt wird.
5. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung (T) für eine induktive oder optische oder magnetische oder kapazitive Abtastung ausgestaltet ist.
6. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung (T) als optische oder kapazitive, inkrementale Teilung (T) ausgestaltet ist und eine Teilungsperiode aufweist, aufgrund derer keine Wirbelströme in der Teilung (T) entstehen können.
7. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleunigungssensor (BS) eine Spule benutzt wird, deren Querschnitt an die Form mindestens einen leitenden Bereichs (S2, L) angepasst ist.
8. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in eine Jochanordnung integriert oder als Luftspule ausgestaltet ist.
9. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung (T) unmittelbar auf der Messstruktur (S2, L) aufgebracht ist.
10. Positionsmesssystem nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung (T) auf einem Trägerkörper und dieser unmittelbar auf der Messstruktur (S2) aufgebracht ist.
11. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtruktur (S2) auf der der Teilung gegenüberliegenden Seite derart ausgebildet ist, dass eine Erwärmung nicht zu asymmetrischen Spannungszuständen führt.
12. Positionsmesssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtruktur (S2) auf der der Teilung gegenüberliegenden Seite ebenfalls beschichtet ist.
13. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Beschleunigungssensoren (BS) vorgesehen sind und dass eine Umschalteinrichtung (UM) vorgesehen ist, um mindestens ein Ausgangssignal der Beschleunigungssensoren (BS) zur Auswertung auszuwählen.
14. Positionsmesssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (UM) durch eine Steuervorrichtung (ST) gesteuert wird.
15. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tiefpass zur Dämpfung von hochfrequenten Signalkomponenten im Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (BS) vorgesehen ist.
16. Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochpass zur Auswahl von hochfrequenten Signalkomponenten im Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (BS) vorgesehen ist und dass eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, die aus den ausgewählten hochfrequenten Signalkomponenten eine inkrementale Positionsinformation erzeugt.
DE19947277A 1999-09-30 1999-09-30 Positionsmeßsystem mit integriertem Beschleunigungssensor Withdrawn DE19947277A1 (de)

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